电工基础（第2版）课件：电工常识和Ｍultisim电路仿真软件

《电工基础》

电

是一种自然现象，是一种能量。自然界的闪电就是电的一种现象。电是像电子和质子这样的亚原子粒子之间产生的排斥力和吸引力的一种属性。它是自然界四种基本相互作用之一。电或电荷有两种:我们把一种叫做正电，另一种叫做负电。

电是个一般术语，是静止或移动的电荷所产生的物理现象。在大自然里，电的机制给出了很多众所熟知的效应，例如闪电、摩擦起电、静电感应、电磁感应等等。电的分类分类静电直、交流电现象静止的电荷(通常存在于绝缘体内，如橡胶、毛皮、琥珀、云层)流动的电荷放电时间瞬间放电(皮秒~微秒)，通常是由于击穿绝缘体导致的放电。持续放电(通常是存在于电路中的)能量由大到小可为:闪电、脱毛衣、塑料尺等由大到小可为:亿万伏发电机输出电、工业用电、民用电、电池等人体感觉通常不易感(除闪电外)36V以上即可对人体造成伤害电的应用

电工常识和Ｍultisim电路仿真软件万用表1.4发电、输电概述1.1工厂供电1.2

安全用电常识1.3Ｍultisim电路仿真软件1.5目录▲典型问题

电是怎么产生的？又是怎么输送过来的？如何安全用电？怎么测量？电路中的物理量可以仿真测量么？▲知识能力目标1．了解电的产生及其输送过程；掌握安全用电常识与急救常识。2．掌握使用万用表测量电阻与电压、电流的方法。3．掌握Ｍultisim电路仿真软件的使用方法，能对电路基本物理量进行仿真测量1.1发电输电概述1.1.1电能的产生1.1.2

电力系统的组成发电厂实景图1.1发电、输电概述1.1.1电能的产生电能是二次能源，是发电厂用其他形式的能量转化而来的，按能源种类的不同，发电厂可分为：水力、火力、风力、核能、太阳能等发电厂。1.1.2电力系统的组成电力网：连接发电厂和用户之间的环节称为电力网。电力系统：

发电厂、电力网和用户组成的统一整体称为电力系统，实现电能的生产、传输与分配。

T1T2用户T2用户T2用户

T1发电厂发电厂LLLL电力网图1-1电力系统示意图T1—升压变压器T2—降压变压器L—输电线路1.发电厂核电厂:一次能源为核能。水力发电厂:一次能源为水势能。火力发电厂:一次能源为煤、油、天然气。风力发电厂:一次能源为风能。太阳能发电厂:一次能源为太阳能。

目前我国主要是火力发电和水力发电。光伏发电有望成为我国最主要能源之一。光伏发电我国近八成的土地光照充沛，光能资源分布较为均匀。与水电、风电以及核电等相比，太阳能发电没有任何排放和噪声，应用技术较成熟，除了日照外，不需任何“燃料”。从站址的选择来说，城市中的楼顶、空地都可以被应用。除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池和制氢等多种方式储存。在全球低碳经济与新能源革命的大趋势下，光伏发电有望成为我国未来份额最大的主导能源之一。国家能源局统计数据显示，截至去年底，我国光伏发电累计装机容量达4318万千瓦，成为全球光伏发电装机容量最大的国家。变电所升压变电所降压变电所架空线路电力线路电缆线路2.电力网目前我国主要有：华东、华中、华北、东北、西北和南方六大电力网。电力网由变电所和输电线路组成。变电所升压变电所降压变电所架空线路电力线路图1-2架空线路的组成元件防震锤导线避雷线绝缘子杆塔线夹基础接地装置电缆线路

我国国家标准规定的电力网额定电压有3、6、10、35、60、110、220、330、500kV。2.电力网目前我国主要有：华东、华中、华北、东北、西北和南方六大电力网。电力网由变电所和输电线路组成。3.用户

一但中断供电，将造成人身事故，重大电气设备损坏，使生产、生活秩序很难恢复。如大型医院，炼钢厂，石油提炼厂或矿井等。

一但中断供电，将造成主要电气设备损坏，造成较大经济损失，使生产、生活秩序受到一定影响。例如煤气站的鼓风机、10吨以下的电弧炼钢炉的低压用电设备和刚玉冶炼电炉变压器等。三级负荷:一级负荷、二级负荷以外的其他负荷。例如一般加工车间，仓库，办公室。供电方式无特殊要求。最少用两个独立电源供电，一个为备用电源。由两个回路供电，分别引自不同变压器或两段母线。一级负荷:二级负荷:1.2工厂供电YY电动机电动机照明YY电动机电动机照明

厂总变电所车间变电所图1-3工厂配电系统示意图（放射式）厂总变电所6~10kV380/220V35~110kV工厂配电系统联接方式有：放射式、树干式和环式。1.3安全用电常识1.3.1安全用电的意义1.3.2电流对人体的伤害1.3.3

保护接地各保护接零1.3.4

安全用电措施1.3.5

触电急救常识1.3.1安全用电的意义

在生产和生活中，电气设备和家用电器的使用越来越广泛，但在使用电能的过程中，如不注意安全用电，就可能造成人身触电和设备的损坏，给生产、生活造成很大的影响，因此，注意安全用电是非常必要的。1.3.2电流对人体的伤害(一）触电：人体因触及带电体面承受过高的电压，以致死亡或局部受伤的现象。

触电依据伤害程度不同，可分为电击和电伤两种。1、电击：指因电流通过人体面使内部器官受伤的现象。2、电伤：指人体外部由于电弧或熔断器熔断时飞溅起的金属沫等而造成的烧伤现象。

这是最危险的触电事故。通过人体的工频电流超过10mA，或直流电流超过50mA时，就会产生呼吸困难、肌肉痉挛、中枢神经遭受损害，从而使心脏停止跳动，以致死亡。

电击伤害的程度取决于通过人体电流的大小、持续时间、电流的频率以及电流通过人体的途径等。

(一）触电的形式:

单相触电、双相触电、跨步电压触电。单相触电：当人体接触带电设备或线路中的某一相导体时，一相电流通过人体经大地回到中性点的触电方式。(1)电源中性点接地系统的单相触电，如图1-4(a)。这时人体处于相电压下，危险较大。(2)电源中性点不接地系统的单相触电，如图1-4(b)。图1-4单相触电图2.双相触电

双相触电是指人体的不同部位分别同时接触二条相线所引起的触电事故。如图1-5所示，这时人体处于线电压下。图1-5双相触电

3.跨步电压触电

在高压输电线断线落地点周围产生电压降，人体走近时两脚之间承受跨步电压而触电。如图1-6所示。图1-6跨步电压触电1、保护接地将电气设备的金属外壳或构架接地。

适用于电源中性点不接地的三相三线制供电系统中。

当出现漏电或一相碰壳时，外壳未接地，人体触及外壳时触电。M3~rRIRCrDID图1-7保护接地和短路电流rD一般为4

以下1.3.3保护接地和保护接零2、保护接零将电气设备的金属外壳或构架接零线。图1-8保护接零ISCrDM3~

当出现漏电或一相碰壳时，外壳未接零线，人体触及外壳时触电。

适用于电源中性点接地的三相四线制供电系统中。3、工作接地工作接地即三相电源中性点（或变压器中心点）接地，如图1-9中NO所示。图1-9电源中心点保护接地工作接地的作用：（1）降低人体触电电压。在中性点不接地的系统中，当一相接地而人体又触及另一相时，人体将受到线电压。但对中性点接地系统，人体受到的为相电压。（2）迅速切断故障。（3）降低电气设备对地的绝缘水平。（4）中性点接地的低压系统可以同时向用户提供两种电压，即线电压和相电压。1.3.4安全用电措施

1.建立健全安全管理制度和操作规程,普及安全用电常识。2.电气设备采用保护接地或保护接零。3.安装漏电保护装置。4.火线进开关。5.对一些特殊电气设备或潮湿场所，采用安全电压供电。我国规定工频有效值42V、30V、24V、12V和6V为安全电压。6．检修电路时，必须在拉下总电闸或拔下保险盒的插盖后才能操作。必要时要在总电闸位置挂上禁令闸警示牌。7．电工操作前的预防措施：穿上电工绝缘胶鞋；站在干燥的木凳或木板上；使用电工绝缘工具。8．日常生活中的安全用电1.3.5接电急救常识1．切断电源，有3种处理方式：

（1）若开关不在附近时，可用有绝缘柄的钢丝钳一先一后分别切断两根电线。

（2）用干燥的木棒或竹竿将触电身上的电线挑开（千万不能用手去拉触电者）。

（3）若触电者在高处，还应防止触电者脱离电源后摔伤。2．急救：人工呼吸；人工心外挤压法。1.4万用表1.4.1万用表的结构1.4.2

万用表测量方法1.4.3

万用表测量电压、电流与电阻的原理1.4.1万用表结构万用表的基本原理:

利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。指针式万用表结构:

由上下两部分组成。上半部分为表盘部分，包括机械调零和标度盘。下半部分为选择开关部分包括0Ω旋扭、选择开关（转换开关）、量程、测试笔插座。如图1-10所示。图1-10万用表面板图1.4.2万用表测量方法1.测量电阻两根测试笔分别接触被测电阻（或电路）（如图1-11所示）两端，读出指针在欧姆刻度线（第一条线）上的读数，再乘以该档标的倍率，就是所测电阻的阻值。图1-11万用表测电阻注意:1.档位开关转到电阻档;2.调零：先将测试笔搭在一起短路，指针将向右偏转，随即调整“Ω”调零旋钮，使指针恰好指到0。3.要先估计所测电阻的大小,选择合适的电阻档,使测量时指针指在中间位置,测量较准确。2.测量直流电压

首先估计一下被测电压的大小，然后将转换开关拨至适当的直流电压量程，将正表笔接被测电压“+”端，负表笔接被测量电压“-”端（如图1-12所示）。然后根据该挡量程数字与标直流符号“DC-”刻度线（第二条线）上的指针所指数字，来读出被测电压的大小。图1-12万用表测电压3.测量直流电流

先估计一下被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的电流量程，再把万用表串接在电路中（如图1-13所示）,读出指针所指电流读数。图1-13万用表测直流电流4.测量交流电压

测交流电压的方法与测量直流电压相似，所不同的是因交流电没有正、负之分，所以测量交流时，表笔也就不需分正、负。1.4.3

万用表测量电压、电流与电阻的原理1.测直流电流原理

如图1-14（a）所示，在表头上并联一个适当的电阻（叫分流电阻）进行分流，就可以扩展电流量程。改变分流电阻的阻值，就能改变电流测量范围。图1-14万用表测量电压、电流与电阻的原理图2.测直流电压原理

如图1-14（b）所示，在表头上串联一个适当的电阻（叫倍增电阻）进行降压，就可以扩展电压量程。改变倍增电阻的阻值，就能改变电压的测量范围。图1-14万用表测量电压、电流与电阻的原理图3.测交流电压原理如图1-14（C）所示，因为表头是直流表，所以测量交流时，需加装一个并、串式半波整流电路，将交流进行整流变成直流后再通过表头，这样就可以根据直流电的大小来测量交流电压。

扩展交流电压量程的方法与直流电压扩大量程的方法相似。图1-14万用表测量电压、电流与电阻的原理图4.测电阻原理

如图1-14（d）所示，在表头上并联和串联适当的电阻，同时串接一节电池，使电流通过被测电阻，根据电流的大小，就可测量出电阻值。

改变分流电阻的阻值，就能改变测电阻档的量程。

图1-14万用表测量电压、电流与电阻的原理图习题1-12用万用表的欧姆档测某一电阻的阻值时，分别用×1、×10、×100三个电阻档测了三次，指针所指的位置如图所示。其中1是

档，2是用

档，3是用

档。为提高测量精度应该用

档，被测电阻约为

欧姆。习题已经某电路元件两端直流电压在200-300V之间，现在指针式万用表的直流500V档测量，测得指针如图所示。问：如果有250V刻度线，读得刻度值是

，倍率

，读数

V。若用50V这条刻度线，则刻度值是

，倍率

，读数

V。测试：1.指针式万用表测量电阻时标度尺最右侧是___。（单选题）A.0；B.∞；C.10002.万用表的电压、电流及电阻档的刻度都是均匀的。（单选题）3.改变万用表电阻挡倍率后，测量电阻之前必须进行电阻调零。（单选题）A.正确B.错误A.正确B.错误测试答案：1.A2.B3.A四、数字万用表优点：精度高，尤其是测试电压能精确到0.001V，读数方便，抗电磁干扰能力强，便于携带。缺点：属于有源设备，反应速度慢，对部分半导体器件不能准确测试，不能测试元器件漏电等。优点：指针式万用表属于无源设备，灵敏度高、反应速度快、通过指针的摆动，能直观的显示被测元器件的物理性能。缺点：抗电磁干扰能力差，读数不方便、抗震能力差，测试电阻时需要欧姆调零，只能测试0.5V以上电压，测试弱电电压精确度不够，不方便携带。指针万用表数字万用表四、数字万用表北京普源深圳鼎阳台湾固纬深圳胜利价格功能精度可靠性小结一、万用表的结构二、万用表测量方法三、万用表测量电压、电流与电阻的原理四、数字万用表1.测量电阻2.测量直流电压3.测量直流电流4.测量交流电压1.测直流电流原理2.测直流电压原理3.测交流电压原理4.测电阻原理ThankYou!1.5Multisim的用户界面及基本操作1.5.1Multisim用户界面1.5.2仿真基本操作1.5.1Multisim用户界面

电子设计自动化（EDA）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。

Multisim来源于加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnologies，简称IIT公司）推出的以Windows为基础的电路仿真软件，原名EWB(Electronics

Workbench)。从EWB6.0版本开始，IIT对EWB进行了较大变动，名称改为Multisim（多功能仿真软件）。后被美国国家仪器（NI，NationalInstruments）公司收购，软件更名为NIMultisim。Multisim的特点：

（1）采用直观的图形界面创建电路。

（2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。

（3）Multisim带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。

（4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。

（5）Multisim还是一个优秀的电子技术训练工具，可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。1.5.1Multisim软件界面1．

Multisim的主窗口，如图1-16所示。图1-16Multisim主窗口2．菜单栏，如图1-17所示。

图1-17菜单栏3．工具栏，如图1-18～1-20所示.图1-18主工具栏图1-18是主工具栏及按钮名称，图1-19是元器件工具栏及按钮名称，图1-20是虚拟仪器工具栏及仪器名称。图1-19元器件工具栏图1-19是元器件工具栏及按钮名称图1-20虚拟仪器工具栏图1-20是虚拟仪器工具栏及仪器名称1.5.2Multisim仿真基本操作方法Multisim12仿真的基本步骤：（1）建立电路文件（2）放置元器件和仪表（3）元器件编辑（4）连线和进一步调整（5）电路仿真（6）输出分析结果１．创建电路具体建立电路文件的方法有以下几种：（1）打开Multisim时，自动打开空白电路文件Design1*，保存时可以重新命名（2）菜单File/New（3）工具栏New按钮（4）快捷键Ctrl+N２．放置元器件和仪表放置元器件的方法有以下几种：（1）菜单PlaceComponent(放置组件)（2）在元件工具栏，用鼠标直接点到某个器件库，单击

左键即可在弹出的元器件符号库中选择需要的器件。（3）在绘图区单击鼠标右键，利用弹出菜单中进行选择的

方法，进行放置。（4）快捷键Ctrl+W

放置仪表可以点击虚拟仪器工具栏相应按钮，或者使用菜单方式。3.元器件编辑（1）元器件参数设置

双击元器件，弹出相关对话框，选项卡包括：

Label：标签，Refdes即编号，由系统自动分配，可以修改，但须保证编号唯一Display：显示Value：数值，交流与直流Fault：故障设置，None－无故障（默认）；Open－开路；Short－短路；选中“Leakage”表示元件漏电Pins：引脚，设置各引脚编号、类型、电气状态4.连线和进一步调整连线：（1）自动连线：单击起始引脚，鼠标指针变为“十”字形，移动鼠标至目标引脚或导线，单击，则连线完成。当导线连接后呈现丁字交叉时，系统自动在交叉点放节点（Junction）。（2）手动连线：单击起始引脚，鼠标指针变为“十”字形后，在需要拐弯处单击，可以固定连线的拐弯点，从而设定连线路径。添加节点可以使用菜单Place/Junction，或者使用快捷键Ctrl+J。（3）关于交叉点，Multisim12默认丁字交叉为导通，十字交叉为不导通。对于十字交叉而希望导通的情况，可以分段连线，即先连接起点到交叉点，然后连接交叉点到终点；也可以在已有连线上增加一个节点（Junction），从该节点引出新的连线，添加节点可以使用菜单Place/Junction，或者使用快捷键Ctrl+J。进一步调整：（1）调整位置：单击选定元件，移动至合适位置；（2）改变标号：双击进入属性对话框更改；（3）显示节点编号以方便仿真结果输出：菜单Options/SheetProperties/Sheetvisibility/NetNames，选择ShowAll；（4）导线和节点删除：右击/Dele